基于大數(shù)據(jù)的云計(jì)算中心智能運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用

國(guó)家電網(wǎng)山西省電力公司 李 遠(yuǎn)

與傳統(tǒng)運(yùn)維相比，云計(jì)算中心智能運(yùn)維無(wú)論是在數(shù)據(jù)量還是在處理速度上都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)運(yùn)維。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，智能運(yùn)維能夠有效推動(dòng)云計(jì)算的自動(dòng)化和智能化發(fā)展[1]。但由于當(dāng)前相關(guān)領(lǐng)域研究起步較晚，因此支持云計(jì)算中心智能運(yùn)維的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并不完善，存在著諸多的問(wèn)題，如系統(tǒng)運(yùn)行成本高、無(wú)法為用戶提供滿意度更高的服務(wù)、無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)云計(jì)算環(huán)境中數(shù)據(jù)的安全保護(hù)等問(wèn)題。云計(jì)算中心智能運(yùn)維的主要業(yè)務(wù)，是針對(duì)采集到的海量數(shù)據(jù)通過(guò)多種技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行深度分析[2]。利用優(yōu)質(zhì)的運(yùn)維系統(tǒng)能夠?qū)⒃朴?jì)算中心的各類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施、資源等進(jìn)行整合，以此為云計(jì)算環(huán)境提供了網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)和存儲(chǔ)等條件。

1 云計(jì)算中心智能運(yùn)維系統(tǒng)硬件應(yīng)用

1.1 云計(jì)算中心數(shù)據(jù)采集器選型

確保最原始的數(shù)據(jù)信息能夠準(zhǔn)確獲取并存儲(chǔ)到系統(tǒng)的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，組件需要從系統(tǒng)的硬件或軟件設(shè)備當(dāng)中采集到原始數(shù)據(jù)[3]。以大數(shù)據(jù)云計(jì)算中心智能運(yùn)維系統(tǒng)的需求為根據(jù)，對(duì)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)采集其進(jìn)行選型，本文選用SCS502-EN562-22型號(hào)的數(shù)據(jù)采集傳輸儀作為本文系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器。該型號(hào)數(shù)據(jù)采集器的接口眾多，并且僅適合云計(jì)算中心運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中的各類(lèi)以期設(shè)備的通訊協(xié)議；設(shè)備支持GPRS/4G/5G/Ethernet 等多種方式的通信傳輸功能；該型號(hào)數(shù)據(jù)采集器原廠生產(chǎn)還支持云計(jì)算環(huán)境特有的HJ 5556-425通信協(xié)議。圖1為云計(jì)算中心數(shù)據(jù)采集器在系統(tǒng)當(dāng)中的連接示意圖。

圖1 計(jì)算中心數(shù)據(jù)采集器連接示意圖

利用SCS502-EN562-22型號(hào)數(shù)據(jù)采集器上豐富的接口對(duì)接云計(jì)算環(huán)境前端的各類(lèi)傳感器，能夠通過(guò)上述多種不同方式的通信將數(shù)據(jù)上傳到云服務(wù)器當(dāng)中，并為云計(jì)算中心指揮決策提供更具價(jià)值的數(shù)據(jù)支持條件，進(jìn)一步提升本文基于大數(shù)據(jù)的云計(jì)算中心智能運(yùn)維系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，保證云計(jì)算環(huán)境中海量數(shù)據(jù)的安全。

1.2 云計(jì)算中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選型

上述數(shù)據(jù)采集器的選擇為本文系統(tǒng)提供了對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的條件，為滿足本文系統(tǒng)對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要，對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行選型。結(jié)合海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要，本文選擇6ES7215-56-78型號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器作為本文海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)硬件條件[4]。該型號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的輸出功率為32kHz、工作電壓為22V、工作溫度范圍為-25℃～55℃、接收數(shù)據(jù)流量的帶寬為7500bps、供電方式為DC+8～22V 電源供電。6ES7215-56-78型號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為雙路CAN 總線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器中集成了2～4路標(biāo)號(hào)CAN總線接口，使CAN 總線和本文其他硬件結(jié)構(gòu)連接，可完成對(duì)云計(jì)算中心數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。為保證云計(jì)算中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸?shù)姆€(wěn)定性，在對(duì)本文系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝時(shí)，預(yù)留出6路模擬數(shù)據(jù)傳輸路徑和2路通用輸入/輸出口，以此滿足在不同調(diào)度條件下云計(jì)算中心環(huán)境的數(shù)據(jù)輸入和輸出需要。為6ES7215-56-78型號(hào)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配備IP60等級(jí)的安全防護(hù)模塊，為云計(jì)算中心中的數(shù)據(jù)提供更加可靠的安全運(yùn)維條件。

2 云計(jì)算中心智能運(yùn)維系統(tǒng)軟件應(yīng)用

2.1 基于大數(shù)據(jù)的云計(jì)算中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)方案

在云計(jì)算的發(fā)展中誕生了云存儲(chǔ)，通過(guò)云計(jì)算中心智能運(yùn)維的基礎(chǔ)功能來(lái)對(duì)海量的大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，結(jié)合上述文本系統(tǒng)的硬件條件，通過(guò)可行的存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)方案將云存儲(chǔ)應(yīng)用于集群、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。云存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用不需要硬件設(shè)備，大幅度增加了網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)安全性能，在提升存儲(chǔ)效率的同時(shí)，也減少了用戶對(duì)硬件設(shè)施的維護(hù)措施過(guò)程中成本投入。本文的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)以DM7為本文系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在此類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)中匯總的結(jié)構(gòu)較為松散，因此可完成對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)三種不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)行存儲(chǔ)。

第一種數(shù)據(jù)以表格數(shù)據(jù)為例，通過(guò)掃描數(shù)據(jù)先得到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再完成對(duì)相關(guān)信息內(nèi)容的填充；第二種數(shù)據(jù)以短視頻、音頻為例，通常是只填充數(shù)據(jù)而沒(méi)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@類(lèi)數(shù)據(jù)不便利用固定的結(jié)構(gòu)來(lái)表現(xiàn)；第三種數(shù)據(jù)以圖形、聲音文件為例，是指沒(méi)有規(guī)則或隱含規(guī)則的數(shù)據(jù)。利用DM7系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大多數(shù)單表查詢，在本文系統(tǒng)的云計(jì)算中心環(huán)境具有搜索引擎的功能，能在運(yùn)行的過(guò)程中快速搜索所需的數(shù)據(jù)資料。通過(guò)合理可行的存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)方案，在保證用戶數(shù)據(jù)的安全前提下節(jié)省成本，更好滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。

2.2 設(shè)定云計(jì)算中心智能運(yùn)維周期

將云計(jì)算中心智能運(yùn)維看作是一個(gè)數(shù)據(jù)模型，對(duì)數(shù)據(jù)模型的相關(guān)變量進(jìn)行優(yōu)化，即為實(shí)現(xiàn)對(duì)其智能運(yùn)維。通過(guò)本文上述設(shè)計(jì)的基于大數(shù)據(jù)的云計(jì)算中心數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)方案，為實(shí)現(xiàn)更加有效的運(yùn)維，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行設(shè)定周期[5]。

周期設(shè)定如下：X 為系統(tǒng)中云計(jì)算中心整體壽命的維護(hù)周期，Ti為每個(gè)運(yùn)維周期的間隔，i 為具體運(yùn)維周期個(gè)數(shù)，取值為i=1,2,3…n。在周期為N-1的運(yùn)維間隔中，云計(jì)算中心信息數(shù)據(jù)的可靠度高于可靠性閾值L，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別對(duì)云計(jì)算中心信息安全的隱患并及時(shí)維護(hù)；第N 次周期間隔中，若達(dá)到達(dá)到可靠度閾值L 則說(shuō)明云計(jì)算中心出現(xiàn)問(wèn)題，這就要對(duì)運(yùn)維指標(biāo)采集程序和相關(guān)模塊進(jìn)行置換處理；如果云計(jì)算中心在運(yùn)維存在失效問(wèn)題，只需恢復(fù)存在問(wèn)題的板塊，利用最小的維護(hù)方式來(lái)控制云計(jì)算中心運(yùn)行可靠度在閾值范圍內(nèi)。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，得到云計(jì)算中心智能運(yùn)維周期的計(jì)算公式為，式中，Ti表示為云計(jì)算中心運(yùn)維時(shí)間間隔；hi(t)表示為云計(jì)算中心第i-1次和第i 次運(yùn)維周期內(nèi)的失率；K(t)表示為云計(jì)算中心的運(yùn)行時(shí)間。通過(guò)設(shè)定可行的運(yùn)維周期，利用計(jì)算公式得到有效的運(yùn)維指標(biāo)來(lái)提高用戶信息的安全性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量大數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)。

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

本文以某企業(yè)信息資源集成云管理平臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，分別利用本文提出的運(yùn)維系統(tǒng)和傳統(tǒng)運(yùn)維對(duì)該云管理平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，以此驗(yàn)證兩種運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用效果。在該云管理平臺(tái)上對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的調(diào)配需要大量的服務(wù)器運(yùn)行支撐，在運(yùn)維過(guò)程中也需更高頻率的監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)。云管理平臺(tái)的內(nèi)存為三星DDR4 64GB，操作系統(tǒng)為凝思rocky6.0.42.42和rocky6.0.80，CPU 是intel gold-5120V4中央處理器。首先向云管理平臺(tái)當(dāng)中添加1000個(gè)正常數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，再添加200個(gè)故障節(jié)點(diǎn)，分別利用兩種運(yùn)維系統(tǒng)完成對(duì)云管理平臺(tái)的運(yùn)行維護(hù)。將兩種系統(tǒng)恢復(fù)云管理平臺(tái)正常運(yùn)行狀態(tài)所消耗的時(shí)間作為對(duì)比指標(biāo)完成對(duì)比實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如表1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表。

表1 兩種運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

由表1可看出，本文系統(tǒng)恢復(fù)云管理平臺(tái)的正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)消耗的時(shí)間明顯小于傳統(tǒng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)系統(tǒng)在運(yùn)維過(guò)程中，其耗時(shí)會(huì)隨著數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的增加而增加。本文系統(tǒng)并不會(huì)受到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)增加的影響。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的運(yùn)維系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)維效率更高。